KR100786216B1 - 실리콘 인쇄 시트 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
오프셋 인쇄법에 적용될 수 있는 실리콘 인쇄 시트 및 그 제조 방법이 제공된다. 실리콘 인쇄 시트는 표면 에너지가 20 내지 50dyne/cm이고, 경도가 30 내지 60쇼어이며, 표면조도의 Rz값이 0.02 내지 0.2㎛이고, Ra값이 0.002 내지 0.02㎛이다.
실리콘 인쇄 시트는 소정의 표면 에너지, 경도, 표면조도 등을 구비하여 오프셋 인쇄, 예를 들어 액정 표시 장치와 같은 평판 표시 소자의 컬러 필터층을 형성하기 위한 오프셋 인쇄에 적용될 수 있어, 공정이 번거롭고 생산 비용이 높은 포토 공정을 대체할 수 있다.
또한, 실리콘 인쇄 시트의 제조 방법은 프레스 방법 대신 코팅 방법으로 실리콘 인쇄 시트를 제조함으로써, 실리콘 인쇄 시트의 표면 균일도, 두께 균일도의 제어가 보다 용이하고, 이러한 고른 표면과 고른 두께를 갖는 실리콘 인쇄 시트를 이용하여 평판 표시 소자의 컬러 필터층을 오프셋 인쇄법으로 형성하는 경우 불량없이 컬러 필터층을 제조할 수 있다.
실리콘, 인쇄 시트, 코팅, 점도
Description
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 인쇄 시트의 제조 방법을 순서대로 도시한 공정 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 인쇄 시트의 제조 방법에 사용하는 인쇄 시트 제조 장치의 구성을 개략적으로 도시한 모식도이다.
도 3은 도 2의 인쇄 시트 제조 장치에 구비되는 코팅부의 구성을 도시한 것으로서, 도 3의 a)는 커터가 코팅 롤러에 요입되게 형성된 것을 도시한 것이고, 도 3의 b)는 커터가 코팅 롤러로부터 돌출 형성된 것을 도시한 것이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
110: 공급부 111: 공급 롤러
112: 이송 롤러 120: 코팅부
121: 코팅액 하우징 122: 코팅액 주입탱크
123: 조절 밸브 124: 제어부
125: 상부 코팅 롤러 126: 하부 코팅 롤러
130 : 경화부 140: 두께 측정부
150: 회수부 151: 이송 롤러
152: 회수 롤러 161: 보호 필름 공급 롤러
162: 보호 필름 부착 롤러
본 발명은 실리콘 인쇄 시트 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 오프셋 인쇄법에 적용될 수 있는 실리콘 인쇄 시트 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
근래, 핸드폰 PDA, 랩탑 컴퓨터 등과 같은 각종 휴대용 전자 기기가 발전함에 따라 이에 적용할 수 있는 경박단소한 평판 표시 장치(Flat Panel Display device)에 대한 요구가 점차 증대되고 있다. 이러한 평판 표시 장치로는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display; LCD), 플라즈마 표시 패널(Plasma Display Panel; PDP), 전계 방출 표시 장치(Field Emission Display; FED), 진공 형광 표시 장치(Vacuum Fluorescent Display; VFD) 등이 활발히 연구되고 있으며, 현재 그 실용화가 이루어지고 있다.
이러한 평판 표시 장치는 컬러 구현을 위한 컬러 필터층을 구비하며, 화상 표시 영역 이외의 영역으로 광이 누설되어 표시 장치의 화질이 저하되는 것을 방지하기 위한 블랙 매트릭스가 형성되어 있는데, 이러한 구조를 갖는 대표적인 평판 표시 장치가 액정 표시 장치이다.
액정 표시 장치의 컬러 필터층은 적색, 녹색, 청색의 색소를 갖는 화소가 배 열되어 있다. 이러한, 액정 표시 장치의 컬러 필터층은 감광성의 컬러 레지스트를 기판 상에 도포하고 마스크를 이용하여 광을 조사한 후 현상액을 작용시켜 목적하는 패턴을 형성하는 포토 공정에 의해 제조될 수 있다. 그러나, 포토 공정은 복잡할 뿐만 아니라 제조 비용 또한 높다.
따라서, 컬러 필터층의 제조 공정을 단순화하고 제조 비용을 낮출 수 있는 오프셋 인쇄법을 이용하여 컬러 필터를 제조하기 위한 시도가 이루어지고 있다. 이때, 오프셋 인쇄를 위해 사용되는 실리콘 인쇄 시트의 유연성, 잉크의 수용 능력 및 피인쇄물에서 대상 인쇄물에 잉크를 전이하는 능력 등이 충족되어야 목적하는 컬러 필터층의 제조가 가능하다.
이에 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 오프셋 인쇄법에 적용될 수 있는 실리콘 인쇄 시트를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 오프셋 인쇄법에 적용될 수 있는 실리콘 인쇄 시트의 제조 방법을 제공하고자 하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 인쇄 시트는 표면 에너지가 20 내지 50dyne/cm이고, 경도가 30 내지 60쇼어이며, 표면조도의 Rz값이 0.02 내지 0.2㎛이고, Ra값이 0.002 내지 0.02㎛이다.
이때, 상기 시트의 두께 균일도의 오차는 약 80㎛ 이하일 수 있다.
또한, 상기 시트의 광 투과율은 적어도 80%일 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 실리콘 인쇄 시트는 디메틸실록산과 디메틸비닐 블렌드 약 41 내지 60부피%, 하기 화학식 1의 폴리메틸비닐실록산 약 21 내지 50부피% 및 메틸하이드로겐실록산 약 5 내지 20부피%를 포함하는 제 1 액상제, 및 하기 화학식 2의 폴리비닐실록산 약 60 내지 99부피% 및 백금 하이드록실화 촉매 약 1 내지 2부피%를 포함하는 제 2 액상제를 혼합하여 수득되는 실리콘 조성물을 포함한다.
화학식 1
여기서, m과 l은 각각 양의 정수이다.
화학식 2
여기서, n은 양의 정수이다.
또한, 상기 제 1 액상제는 반응 억제제로서, 예를 들어 디메틸말레이트를 약 0.1 내지 1부피% 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1 액상제는 밀착 첨자제로서, 예를 들어 오가노 실란계 화합 물을 약 0.1 내지 1부피% 더 포함할 수 있다.
이러한 상기 시트의 잉크 수용면에 보호 필름을 더 포함할 수 있고, 잉크 수용면의 대향면에는 접착층과 이형 필름을 더 포함할 수 있다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 인쇄 시트의 제조 방법은 디메틸실록산과 디메틸비닐 블렌드 약 41 내지 60부피%, 하기 화학식 1의 폴리메틸비닐실록산 약 21 내지 50부피% 및 메틸하이드로겐실록산 약 5 내지 20부피%을 포함하는 제 1 액상제, 및 하기 화학식 2의 폴리비닐실록산 약 60 내지 99부피% 및 백금 하이드록실화 촉매 약 1 내지 2부피%를 포함하는 제 2 액상제를 혼합하는 단계, 상기 혼합 단계에서 얻어진 실리콘 조성물을 정제하는 단계, 상기 정제 단계에서 얻어진 실리콘 조성물을 탈포하는 단계, 및 상기 탈포 단계에서 얻어진 실리콘 조성물을 필름 상에 코팅하고 경화하는 단계를 포함한다.
화학식 1
여기서, m과 1은 각각 양의 정수이다.
화학식 2
여기서, n은 양의 정수이다.
상기 제 1 액상제는 반응 억제제로서 예를 들어 디메틸말레이트를 약 0.1 내지 1부피% 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1 액상제는 밀착 첨가제로서 예를 들어 오가노실란계 화합물을 약 0.1 내지 1부피% 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 혼합된 실리콘 조성물의 점도는 약 100 내지 10,000pa일 수 있다.
또한, 상기 혼합 단계는 진공 분위기 하에서 수행될 수 있다.
또한, 상기 정제 단계는 필터를 이용하여 수행될 수 있고, 상기 필터의 메쉬는 200 내지 400 메쉬일 수 있다.
또한, 상기 경화 단계는 다단계의 온도 변화 구간을 포함하고, 예를 들어 상기 경화 단계는 150℃에서 180℃로 점차적으로 온도가 변화하는 분위기 하에서 수행될 수 있다.
또한, 상기 시트의 잉크 수용면에 보호 필름을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있고, 상기 잉크 수용면의 대향면에 접착층과 이형 필름을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 따라서, 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 인쇄 시트를 설명한다.
본 발명의 일 실시예 따른 실리콘 인쇄 시트는 롤러에 권취된 인쇄 시트를 이용하여 인쇄 원판으로부터 원하는 양의 잉크를 수용한 후, 이 잉크를 다시 인쇄 대상물에 전이시키는 오프셋 인쇄법에 적용할 수 있다. 오프셋 인쇄법, 예를 들어 평판 표시 소자의 컬러 필터층을 형성하기 위한 오프셋 인쇄법에 실리콘 인쇄 시트가 적용될 수 있기 위해서는 소정 범위의 표면 에너지, 경도, 표면조도 등을 구비하여야 하는데, 이하 이에 대해 상세히 설명한다.
표면 에너지값은 잉크와의 점착성과 관련된 물성이다. 실리콘 인쇄 시트가 인쇄 원판으로부터 목적하는 양의 잉크를 수용하고, 이 잉크를 다시 인쇄 대상물, 예를 들어 유리 기판, 플라스틱 기판 등과 같은 기판에 전이시키기 위해서는 소정의 표면 에너지값이 요구된다.
인쇄 원판의 이물질이 실리콘 인쇄 시트에 전이되지 않도록 하고, 잉크 찌꺼 기, 먼지 등의 이물질이 실리콘 인쇄 시트에 전이되어 인쇄 대상물에 인쇄 불량이 발생되는 것을 방지하기 위해서는, 실리콘 인쇄 시트, 인쇄 원판, 인쇄 대상물의 표면 에너지값은 인쇄 대상물〉인쇄 원판〉실리콘 인쇄 시트의 순서로 설정되어야 한다.
또한, 실리콘 인쇄 시트의 표면 에너지값은 인쇄 대상물의 재질에 따라 상대적으로 조절될 수 있으며, 예를 들어 약 20 내지 50dyne/㎝의 범위 내에서 선택될 수 있다. 인쇄 대상물이 유리 기판인 경우 실리콘 인쇄 시트의 표면 에너지값은 예를 들어 약 35 내지 40dyne/㎝일 수 있다. 실리콘 인쇄 시트의 표면 에너지값이 상술한 범위 내에서 선택되는 경우, 실리콘 인쇄 시트에 수용된 잉크의 손실없이 인쇄 대상물에 전이될 수 있다.
실리콘 인쇄 시트는 오프셋 인쇄 시 실리콘 인쇄 시트가 장착되는 롤 헤드의 가공 정밀도에 대한 완충 역할을 적절하게 재현하고, 잉크를 인쇄 대상물로 전이할 경우 인쇄 대상물과의 전이면의 균일한 접촉을 유지하기 위해 소정의 경도를 구비하여야 한다.
실리콘 인쇄 시트의 경도값은 예를 들어 30 내지 60쇼어의 범위에서 선택될 수 있다. 실리콘 인쇄 시트의 경도값이 상술한 범위 내에서 선택되는 경우, 실리콘 인쇄 기판이 롤 헤드에 장착되어 인쇄 대상물에 잉크를 전이할 경우 전이 압력을 설정하기가 용이하고, 실리콘 인쇄 시트의 표면이 인쇄 원판에 침투하는 현상 없이 인쇄 원판으로부터 충분한 양의 잉크를 분리할 수 있으며, 인쇄 대상물이 예를 들어 유리 기판의 경우라도 유리 기판에 크랙이 발생하지 않도록 하는 충분한 완충 기능을 가질 수 있게 한다.
또한, 실리콘 인쇄 시트는 인쇄 대상물에 전이된 잉크의 표면을 균일하게 하기 위해 소정의 표면조도를 구비해야 한다. 즉, 실리콘 인쇄 시트의 표면 형상은 인쇄 대상물에 전이되는 잉크의 표면에 그대로 전이되므로, 전이된 잉크의 인쇄 표면이 균일한 표면을 갖는 범위에서 실리콘 인쇄 시트의 표면조도값이 선택되어야 한다.
실리콘 인쇄 시트의 표면조도값은 예를 들어 Rz가 약 0.02 내지 0.2㎛이고, Ra가 약 0.002 내지 0.02㎛인 범위 내에서 선택될 수 있다. 실리콘 인쇄 시트의 표면조도값이 상술한 범위 내에서 선택되는 경우, 인쇄 대상물에 전이된 잉크의 표면이 매끈하게 된다.
또한, 실리콘 인쇄 시트로부터 인쇄 대상물로 전이되는 잉크의 두께가 균일하도록 하기 위해서는 실리콘 인쇄 시트가 인쇄 대상물을 가압하는 전이 압력이 일정하여야 한다.
전이 압력이 불균일한 경우, 인쇄 원판에서 분리해오는 잉크의 수용량의 변화가 발생될 수 있으며, 또한 인쇄 시트에서 인쇄 대상물로 잉크가 전이될 때 인쇄 되는 잉크의 두께가 불균일할 수 있다.
이러한 전이 압력의 불균일은 실리콘 인쇄 시트의 두께가 불균일한 경우 발생할 수 있으므로, 전이 압력의 불균일을 해소하기 위해서는 실리콘 인쇄 시트는 실질적으로 균일한 두께를 가져야 한다. 따라서, 실리콘 인쇄 시트의 두께의 오차 범위는 80㎛ 이하의 값을 가져야 한다.
또한, 실리콘 인쇄 시트의 두께와 관련하여, 실리콘 인쇄 시트가 롤 헤드에 권취된 상태로 장착되어 인쇄 대상물에 오프셋 인쇄가 행하여져야 하므로, 실리콘 인쇄 시트의 두께는 롤 헤드의 곡면을 따라 잘 휠수 있을 정도의 두께를 가져야하므로, 이러한 특성을 만족시킬 수 있는 범위에서 두께가 선택될 수 있다.
또한, 실리콘 인쇄 시트는 적어도 80% 이상의 광 투과율을 갖는다.
상술한 바와 같은 물성을 만족하는 실리콘 인쇄 시트는 디메틸실록산과 디메틸비닐 블렌드 약 41 내지 60부피%, 하기 화학식 1의 폴리메틸비닐실록산 약 21 내지 50부피% 및 메틸하이드로겐실록산 약 5 내지 20부피%를 포함하는 제 1 액상제와 하기 화학식 2의 폴리비닐실록산 약 60 내지 99부피% 및 백금 하이드록실화 촉매 약 1 내지 2부피%를 포함하는 제 2 액상제를 혼합하여 수득되는 실리콘 조성물을 포함할 수 있다.
화학식 1
여기서, m과 1은 각각 양의 정수이다.
화학식 2
여기서, n은 양의 정수이다.
제 1 액상제 중의 약 41 내지 60부피%의 디메틸실록산과 디메틸비닐 블렌드는 실리콘 인쇄 시트가 오프셋 인쇄법에 적용하기에 적합한 경도, 인장 강도 및 우수한 이형력을 갖도록 한다.
제 1 액상제 중의 약 21 내지 50부피%의 화학식 1의 폴리메틸비닐실록산은 점도가 700 내지 30,000pa의 고분자 수지로, 실리콘 인쇄 시트가 오프셋 인쇄법에 적용하기 적합한 경도, 인장 강도 및 이형력을 가지면서도, 광투과율이 적어도 80% 이상이 되는 투명성을 갖도록 한다.
제 1 액상제 중의 약 5 내지 20부피%의 메틸하이드로겐실록산은 가교제로서 비닐기들을 연결하여 가교 밀도를 높이는 역할을 한다. 가교 밀도를 높임으로써, 인장, 인열, 경도 등의 물성을 향상시킬 수 있다. 이러한 메틸하이드로겐실록산도 실리콘 인쇄 시트가 오프셋 인쇄법에 적용하기 적합한 경도, 인장 강도 및 이형력을 가지면서도, 광투과율이 적어도 80% 이상이 되는 투명성을 갖도록 한다.
또한, 제 1 액상제 중에 반응 억제제로서, 예를 들어 디메틸말레이트를 약 0.1 내지 1부피% 더 포함할 수 있다.
또한, 제 1 액상제 중에 밀착 첨가제(anchorage additive)로서, 예를 들어 오가노 실란계 화합물을 약 0.1 내지 1부피% 더 포함할 수 있다. 밀착 첨가제는 실리콘 인쇄 필름의 일면에 위치할 수 있는 보호 필름, 예를 들어 폴리올레핀, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등으로 이루어진 보호 필름에 대한 실리콘 이형 코팅의 접착력을 개선한다.
제 1 액상제와 혼합되는 제 2 액상제 중 60 내지 99부피%의 화학식 2의 폴리비닐실록산은 점도가 10 내지 1,000pa의 고분자 수지로, 희석제로서 작용한다.
또한, 제 2 액상제 중 1 내지 2 부피%의 백금 하이드로실화 촉매는 제 1 액상제와 제 2 액상제가 혼합되어 고분자 반응이 진행될 경우 그 반응 속도를 조절하는 역할을 한다.
상술한 바와 같은 제 1 액상제와 제 2 액상제를 혼합하여 수득한 실리콘 인쇄 시트의 일면에는 유통 과정에서 실리콘 인쇄 필름이 스크래치 또는 이물질 등에 의해 오염되는 것을 방지하기 위해 보호 필름이 위치할 수 있다. 보호 필름은 예를 들어 폴리올레핀 필름, 폴리에틸렌 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 일 수 있으며, 이러한 보호 필름은 본 발명의 주된 목적을 달성할 수 있는 한 다른 공지의 필름으로 얼마든지 대체할 수 있음은 당업자에게 자명한 사실이다.
또한, 상술한 바와 같은 실리콘 인쇄 시트는 그 일면에는 보호 필름이 위치하고, 그 타면에는 접착층과 이형 필름이 차례로 위치할 수 있다. 보호 필름 아래에 위치한 실리콘 인쇄 시트의 일면은 오프셋 인쇄 시 잉크 수용면이 될 수 있으며, 실리콘 인쇄 시트의 잉크 수용면의 대향면에 위치하는 이형 필름은 실리콘 인쇄 시트가 오프셋 인쇄에 적용될 경우 제거되고, 이형 필름 아래에 위치하는 접착 층은 실리콘 인쇄 시트가 롤 헤드에 장착되도록 한다. 이때, 접착층과 이형 필름은 본 발명의 주된 목적을 달성할 수 있는 한 공지의 접착층과 이형 필름으로 얼마든지 대체할 수 있음은 당업자에게 자명한 사실이다.
또한, 실리콘 조성물은 상술한 구성 물질 외에도 기타 첨가물로서 본 발명의 주된 목적을 달성할 수 있는 한 다른 공지의 첨가물이 더 포함될 수 있음은 당업자에게 자명한 사실이다.
상술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 인쇄 시트는 소정의 표면 에너지, 경도, 표면조도 및 두께 균일도를 구비함으로써, 인쇄 원판으로부터 잉크를 수용하여 인쇄 대상물에 잉크를 전이하여, 인쇄 대상물의 재질이 유리 기판과 같은 경우라도 목적하는 바대로 패턴을 전이하는 것이 가능하다. 따라서, 이러한 실리콘 인쇄 시트를 이용하여 액정 표시 장치와 같은 평판 표시 소자의 컬러 필터층을 형성하는 것이 가능하여, 종래 복잡하고 생산 비용이 높았던 포토 공정에 의한 컬러 필터층을 형성하는 방법을 대체할 수 있다.
계속해서, 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 인쇄 시트의 제조 방법을 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 인쇄 시트의 제조 방법을 순서대로 도시한 공정 순서도이다.
우선 도 1에 도시한 바와 같이, 디메틸실록산과 디메틸비닐 블렌드 약 41 내지 60부피%, 하기 화학식 1의 폴리메틸비닐실록산 약 21 내지 50부피% 및 메틸하이드로겐실록산 약 5 내지 20부피%을 포함하는 제 1 액상제, 및 하기 화학식 2의 폴리비닐실록산 약 60 내지 99부피% 및 백금 하이드록실화 촉매 약 1 내지 2부피%를 포함하는 제 2 액상제를 혼합한다(S1).
화학식 1
여기서, m과 1은 각각 양의 정수이다.
화학식 2
여기서, n은 양의 정수이다.
이때, 제 1 액상제는 반응 억제제로서, 예를 들어 디메틸말레이트를 0.1 내지 1부피% 더 포함할 수 있고, 밀착 첨가제로서, 예를 들어 오가노 실란계 화합물을 약 0.1 내지 1부피% 더 포함할 수 있다. 또한, 상술한 물질 외에도 기타 첨가물로서 본 발명의 주된 목적을 달성할 수 있는 한 다른 공지의 첨가물이 더 첨가할 수 있음은 당업자에게 자명한 사실이다.
제 1 액상제와 제 2 액상제는 각각 교반한 다음, 다시 제 1 액상제와 제 2 액상제를 진공 분위기하에서 혼합하여 교반한다. 이때, 제 1 및 제 2 액상제 중에 포함되어 있는 에어를 지속적으로 제거한다. 이러한 혼합 공정은 약 30분 내지 2시 간 정도 수행할 수 있다. 제 1 액상제와 제 2 액상제의 혼합 공정을 통해 얻어진 실리콘 조성물의 점도는 약 70 내지 7,000pa일 수 있다. 혼합 후 실리콘 조성물의 온도를 약 80 ℃로 유지한다.
이어, 혼합하여 얻어진 실리콘 조성물을 정제한다(S2).
실리콘 조성물의 정제라 함은 실리콘 조성물 중에 엉겨있는 덩어리를 풀어내기 위한 것으로, 실리콘 조성물을 고속으로 교반하는 방법을 사용할 수도 있고, 바람직하게는 필터를 이용하여 실리콘 조성물을 걸러내어 실리콘 조성물 중의 덩어리를 풀어낼 수 있다. 실리콘 조성물을 정제하는 필터의 메쉬는 예를 들어 약 200 내지 400메쉬인 것을 사용할 수 있으며, 이러한 필터를 이용하여 약 12 시간 동안 정제를 행할 수 있다. 정제 후 실리콘 조성물의 온도를 약 80 ℃로 유지한다.
다음, 정제하여 얻어진 실리콘 조성물을 탈포한다(S3).
정제된 실리콘 조성물을 가압 탈포기를 이용하여 실리콘 조성물 중에 포함되어 있는 에어를 제거한다. 탈포 후 실리콘 조성물의 온도를 약 100 ℃로 유지한다.
이어, 탈포하여 얻어진 실리콘 조성물을 필름 상에 코팅하고 경화한다(S4).
실리콘 조성물을 필름 상에 코팅하고 경화하기 위한 인쇄 시트 제조 장치의 일예로서 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같은 인쇄 시트 제조 장치를 이용할 수 있다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 인쇄 시트의 제조 방법에 사용하는 인쇄 시트 제조 장치의 구성을 개략적으로 도시한 모식도이고, 도 3은 도 2의 인쇄 시트 제조 장치에 구비되는 코팅부의 구성을 도시한 것으로서, 도 3의 a)는 커터가 코팅 롤러에 요입되게 형성된 것을 도시한 것이며, 도 3의 b)는 커터가 코팅 롤러 로부터 돌출 형성된 것을 도시한 것이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 인쇄 시트 제조 장치(100)는 필름(2)을 연속 라인으로 공급하는 공급부(110)와, 필름(2)에 실리콘 조성물(3)을 코팅하는 코팅부(120)와, 필름(2)에 코팅된 실리콘 조성물(3)을 경화시켜 실리콘 인쇄 시트를 형성하는 경화부(130)와, 경화하여 형성된 실리콘 인쇄 시트(1)의 두께를 측정하는 두께 측정부(140)와, 이들 공정이 완료된 실리콘 인쇄 시트(1)를 연속 라인으로 회수하는 회수부(150)와, 회수된 인쇄 시트(1)를 필요한 크기로 커팅하는 커팅부(미도시)를 구비할 수 있다.
공급부(110)는 외주에 필름(2)을 권취하고 있는 공급 롤러(111)와, 공급 롤러(111)에 권취된 필름(2)을 잡아당겨 필름 공급 라인으로 이송시키는 이송 롤러(112)를 구비한다. 따라서, 공급 롤러(111)에 권취되어 있던 필름(2)은 이송 롤러(112)의 회전에 의하여 시트 공급 라인으로 연속적으로 공급될 수 있다. 공급부(110)에 의하여 연속 라인으로 공급되는 필름(2)은 도 2에 도시된 바와 같이, 코팅부(120)로 진입되어 실리콘 조성물(3)이 코팅됨으로써 실리콘 인쇄 시트(1)가 완성된다.
코팅부(120)는 필름 공급 라인 상에 배치되어 연속 라인으로 공급되는 필름(2)에 실리콘 조성물(3)을 공급하는 코팅액 하우징(121)과, 코팅액 하우징(121)에 수용되는 실리콘 조성물(3)의 양을 적절히 유지할 수 있도록 코팅액 하우징(121)에 실리콘 조성물(3)을 주입하는 실리콘 코팅액 주입 탱크(122)와, 실리콘 코팅액 주입 탱크(122)로부터 코팅액 하우징(121)으로 주입되는 실리콘 조성물(3) 의 양을 조절하는 조절 밸브(123)와, 조절 밸브(123)의 개폐를 제어하여 코팅액 하우징(121)에 수용되는 실리콘 조성물(3)의 양을 적절히 유지시키는 제어부(124)와, 코팅액 하우징(121)을 통과하여 실리콘 조성물(3)이 공급된 필름(2)의 상부에서 실리콘 조성물(3)을 필름(2)에 압착시키는 코팅 롤러(125, 126)를 구비한다.
코팅액 하우징(121)은 내부에 실리콘 조성물(3)을 수용하는 구성 요소로서, 필름(2)의 공급 경로 상에 배치되어 실리콘 조성물(3)이 필름(2)에 공급되도록 한다. 도 2에서는, 코팅액 하우징(1)의 단면이 경사지도록 형성되어 있지만, 이에 한정되지는 아니한다.
코팅액 주입 탱크(122)는 실리콘 조성물(3)을 보관하고 있는 구성 요소로서, 조절 밸브(123)를 통하여 코팅액 하우징(121)으로 실리콘 조성물(3)을 주입한다. 이 경우, 실리콘 조성물(3)의 내부에 에어나 거품이 존재하면, 이 에어나 거품은 실리콘 인쇄 시트(1)의 표면을 불균일하게 만들 뿐만 아니라, 실리콘 인쇄 시트(1) 표면의 경도 및 기계적 강도를 저하시키는 원인이 될 수 있다. 이를 방지하기 위하여, 코팅액 주입 탱크(122)에는 실리콘 조성물(3)의 내부에 에어나 거품이 발생하지 않도록 실리콘 조성물(3)을 탈포 처리하는 탈포 수단(미도시)을 더 구비할 수 있다. 따라서, 코팅액 주입 탱크(122)로부터 코팅액 하우징(121)으로 주입되는 실리콘 조성물(3)은 이미 탈포처리된 것이기 때문에, 대기에 노출되지 아니한 상태로 코팅액 하우징(121)에 주입되어야 한다. 이를 위하여, 도 3에 도시된 바와 같이, 코팅액 주입 탱크(122)로부터 조절 밸브(123)를 통하여 코팅액 하우징(121)으로 실리콘 조성물(3)을 주입시키는 관(122a)은 대기 중에 노출되지 않고 실리콘 조성 물(3)에 잠긴 상태로 코팅액 하우징(121)의 내부에 직접 연결되도록 구성될 수 있다.
조절 밸브(123)는 코팅액 주입 탱크(122)로부터 코팅액 하우징(121)으로 연결되는 관(122a)을 개폐시키는 구성 요소로서, 제어부(124)의 제어에 의하여 관(122a)을 개방하거나 폐쇄시켜서 코팅액 하우징(121)의 내부에 수용되는 실리콘 조성물(3)의 양을 조절한다.
제어부(124)는 후술하는 두께 측정부(140)에 의하여 측정된 측정 두께와 미리 설정된 기준 두께를 비교하여, 측정 두께가 기준 두께보다 작으면, 코팅액 하우징(121)에 더 많은 양의 실리콘 조성물(3)이 수용되도록 조절 밸브(123)를 개방시키고, 측정 두께가 기준 두께보다 크거나 같으면, 조절 밸브(123)를 폐쇄시킨다. 즉, 코팅액 하우징(121)에 수용되는 실리콘 조성물(3)의 양을 적절히 제어함으로써, 실리콘 인쇄 시트(1)의 두께를 일정하게 유지시킬 수 있으며, 실리콘 인쇄 시트(1)의 두께를 측정한 값을 피드백(feedback) 받아서 다시 실리콘 조성물(3)의 양을 적절히 조절하는 것이다.
일반적으로 액체의 내부에 있는 물체는, 하기 식에 의하여 계산되는 압력을 받게 된다.
P = ρgH
여기서, P는 물체가 받는 압력이고, ρ는 액체의 밀도이고, g는 중력 가속도이고, H는 액체의 표면으로부터의 깊이이다. 따라서, 액체의 내부에 잠겨 있는 물체가 받는 압력은, 액체의 표면으로부터의 깊이가 깊을수록 커지게 된다. 따라서, 코팅액 하우징(121)에 수용된 실리콘 조성물(3)의 내부를 통과하는 필름(2)은 실리콘 조성물(3)에 의하여 상술한 식에 의한 압력을 받게 되는데, 필름(2)의 공급 라인은 변하지 않기 때문에 실리콘 조성물(3)의 수위가 높으면 높을수록, 필름(2)에 더 큰 압력이 가해지게 된다. 달리 말하면, 실리콘 조성물(3)의 수위가 높을수록 필름(2)에 더 많은 양의 실리콘 조성물이 공급되고, 실리콘 조성물(3)의 수위가 낮을수록 필름(2)에 더 적은 양의 실리콘 조성물(3)이 공급되는 것이다. 따라서, 코팅액 하우징(121)에 수용되는 실리콘 조성물(3)의 양(수위)을 제어함으로써, 필름(2)에 공급되는 실리콘 조성물(3)의 양을 제어할 수 있게 되고, 이에 따라 필름(2)에 실리콘 조성물(3)이 코팅되어 형성되는 인쇄 시트(1)의 두께를 일정하게 유지할 수 있는 것이다.
코팅 롤러(125, 126)는 실리콘 조성물(3)이 공급된 필름(2)을 중심으로 상호 대향되게 마련된 2개의 롤러가 서로 반대방향으로 회전함으로써, 실리콘 조성물(3)을 필름(2)에 압착시킨다. 이와 같이, 2개의 상하 코팅 롤러(125, 126)가 서로 반대방향으로 회전함으로써 실리콘 조성물(3)을 필름(2)에 압착시킬 수도 있지만, 일반적으로 필름(2)의 상면에만 실리콘 조성물(3)이 코팅되기 때문에, 하부 코팅 롤러(126)는 상부 코팅 롤러(125)가 실리콘 조성물(3)을 압착하는 동안 상부 코팅 롤러(125)의 반대 방향에서 그것을 지지하는 역할을 수행한다. 뿐만 아니라, 상부 코팅 롤러(125)도 반드시 필름(2)의 진행에 따라 회전하여야 할 필요는 없으며, 오히려 후술하는 커터(125a)를 구비하여 미회전 상태로 고정됨으로써 필름(2)의 상면에 코팅되는 실리콘 조성물(3)의 양(두께)을 일정하게 유지시킬 수 있다.
상부 코팅 롤러(125)에는 필름(2)의 상면을 향하여 돌출 또는 요입되게 형성된 커터(125a)가 구비될 수 있다. 도 3의 a)에는 코팅 롤러(125)에 요입되게 형성된 커터(125a)가 도시되어 있으며, 도 3의 b)에는 코팅 롤러(125)의 외주로부터 돌출 형성된 커터(125a)가 도시되어 있다. 이 중에서, 도 3의 a)에 도시된 바와 같은 커터(125a)를 일반적으로 코마 커터라고 부른다. 이와 같은 코마 커터(125a)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 필름(2)의 상부에 미리 설정된 높이만큼 이격되게 배치되어 필름(2)의 상면에 코팅되는 실리콘 조성물(3)의 상단부를 긁어냄으로써 실리콘 조성물(3)의 양(두께)을 일정하게 유지시킬 수 있다. 특히, 도 3의 a)에 도시된 바와 같이, 코팅 롤러(125)의 외주로부터 요입되게 코마 커터(125a)가 형성된 경우에는 코마 커터(125a)에 의하여 제거된 여분의 실리콘 조성물(3)이 코팅 롤러(125)의 길이방향의 요입 통로를 통하여 배출될 수 있다.
경화부(130)는 필름(2)에 코팅된 실리콘 조성물(3)이 열에 의해 경화시키는 구성 요소이다. 경화부(130)는 다단계의 온도 변화 구간을 포함한다. 이러한 다단계 온도 변화 구간에서 각 구간마다 차등적인 온도로 필름(2)에 코팅된 실리콘 조성물(3)을 순차적으로 가열한다. 경화부(130)의 초입에서는 상대적으로 낮은 온도로 필름(2)에 코팅된 실리콘 조성물(3)을 가열하여 실리콘 조성물(3) 내부에 혹시라도 존재할 수 있는 에어를 추가적으로 탈포시키고, 경화부의 끝부분으로 갈수록 점차적을 온도를 상승시켜 필름(2)에 코팅된 실리콘 조성물(3)을 경화하여 실리콘 인쇄 시트(1)로 완성한다.
두께 측정부(140)는, 경화부(130)에 의하여 경화되어 완성된 실리콘 인쇄 시 트(1)의 두께를 측정하여 제어부(124)로 그 측정값을 전송하는 구성 요소이다. 즉, 상술한 바와 같이 제어부(124)는 조절 밸브(123)의 개폐를 조절하여 코팅액 하우징(121)에 수용되는 실리콘 조성물(3)의 양을 제어하는데, 그 제어의 척도가 되는 것이 바로 두께 측정부(140)에 의하여 측정된 실리콘 인쇄 시트(1)의 측정 두께이다.
제어부(124)는 두께 측정부(140)에 의하여 측정된 실리콘 인쇄 시트(1)의 측정 두께와 미리 설정된 기준 두께를 비교하여, 측정 두께가 기준 두께보다 작으면 조절 밸브(123)를 개방시켜 실리콘 조성물(3)의 양을 늘이고, 측정 두께가 기준 두께보다 크거나 같으면 조절 밸브(123)를 폐쇄시켜 실리콘 조성물(3)의 양을 줄이거나 현 상태로 유지시킴으로써, 실리콘 인쇄 시트(1)의 두께를 일정하게 유지시킬 수 있는 것이다.
회수부(150)는 연속 라인으로 실리콘 인쇄 시트(1)를 이송시키는 이송 롤러(151)와, 이송 롤러(151)에 의하여 연속 라인으로 회수되는 실리콘 인쇄 시트(1)를 그 외주에 권취하는 회수 롤러(152)를 구비한다.
또한, 인쇄 시트 제조 장치(100)에는, 상술한 바와 같은 공정을 통하여 제조된 실리콘 인쇄 시트(1)가 오프셋 인쇄에 사용될 경우 잉크가 수용되는 잉크 수용면을 스크래치나 이물질로부터 보호하기 위해, 실리콘 인쇄 시트(1)의 잉크 수용면에 보호 필름(4)을 부착하는 보호 필름 공급 롤러(161)와 보호 필름 부착 롤러(162)가 추가로 구비될 수 있다. 즉, 보호 필름 부착 롤러(162)는 회수부(150)가 실리콘 인쇄 시트(1)를 회수하는 과정에서 실리콘 인쇄 시트(1)의 코팅면에 보호 필름 공급 롤러(161)로부터 공급된 보호 필름(4)을 덧대면서 압착하여 회전함으로써, 실리콘 인쇄 시트(1)에 보호 필름(4)이 부착될 수 있도록 한다.
한편, 도면에는 도시되어 있지 않지만, 회수부(150)에 의하여 회수된 실리콘 인쇄 시트(1)를 필요한 크기로 커팅하는 커팅부(미도시)가 추가로 구비될 수 있다.
또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 회수부(150)에 의하여 회수된 실리콘 인쇄 시트(1)의 잉크 수용면과 대향하는 면에 접착층을 형성하고, 그 위에 이형 필름을 형성하기 위한 수단(미도시)이 추가로 구비될 수 있다.
실리콘 인쇄 시트(1)에 형성된 접착층은 실리콘 인쇄 시트(1)가 오프셋 인쇄에 적용되는 경우, 롤 헤드에 부착되기 위한 것이고, 접착층 위에 형성되어 있는 이형 필름은 접착층에 이물질 등이 들러붙지 않도록 하기 위한 것으로, 실리콘 인쇄 시트(1)가 오프셋 인쇄에 적용되지 직전에 제거된다. 실리콘 인쇄 시트(1)에 접착층 등을 형성함으로써, 오프셋 인쇄에 적용 편의성을 더 높일 수 있게 된다.
이러한 인쇄 시트 제조 장치를 이용하여 실리콘 조성물을 필름 상에 코팅하고 경화하여 실리콘 인쇄 시트(1)를 완성하는 방법을 도 2 및 도 3 참조하여 설명한다.
우선, 인쇄 시트 제조 장치(100)에 전원을 인가하면, 공급부(110)의 이송 롤러(112)가 필름(2)을 잡아당기면서 필름(2)의 공급 라인으로 이송시키고, 이에 따라 필름(2)을 권취하고 있던 공급 롤러(111)가 회전하면서 필름(2)을 연속 라인으로 공급한다.
연속 라인으로 공급되는 필름(2)이 코팅액 하우징(121)을 통과하면, 필름(2) 의 상면에 실리콘 조성물(3)이 공급되고, 실리콘 조성물(3)이 제공된 필름(2)은 상하부 코팅 롤러(125, 126)의 사이를 통과하게 된다. 이 경우, 상부 코팅 롤러(125)의 커터(125a)가 필름(2)이 코팅되는 실리콘 조성물(3)의 양(두께)을 일정하게 유지시킬 수 있다.
실리콘 조성물(3)이 필름(2)에 코팅된 상태로 경화부(130)에 진입하여 탈포 및 경화 과정을 거치게 된다. 이때, 경화부의 온도는 경화부의 초입에서 경화부의 끝부분으로 갈수록 점점 온도가 올라가고, 예를 들어 약 150℃부터 약 180℃로 점차적으로 온도가 상승하여 필름(2) 상의 실리콘 조성물(3)을 경화하여 실리콘 인쇄 시트(1)가 완성된다.
경화부(130)에 의하여 경화되어 완성된 인쇄 시트(1)는 두께 측정부(140)에 의하여 그 두께가 측정된다. 두께 측정부에 의하여 측정된 측정 두께는 제어부에 의하여 미리 설정된 기준 두께와 비교되고, 제어부(124)는 측정 두께가 기준 두께보다 작으면 조절 밸브(123)를 개방하여 코팅액 주입 탱크(122)로부터 코팅액 하우징(121)으로 실리콘 조성물(3)을 더 주입하고, 측정 두께가 기준 두께보다 크거나 같으면 조절 밸브(123)를 폐쇄하여 코팅액 하우징(121)의 실리콘 조성물(3)을 줄이거나 유지시킨다.
실리콘 인쇄 시트(1)는 회수부(150)의 이송 롤러(151)에 의하여 이송되고, 보호 필름 공급 롤러(161)에 의하여 공급된 보호 필름(4)이 보호 필름 부착 롤러(162)에 의하여 부착되어 회수 롤러(152)의 외주에 권취되어 회수된다. 회수부(150)에 의하여 회수된 실리콘 인쇄 시트(1)는 커팅부에 의하여 적절한 크기로 커팅됨으로써, 그 제조가 완성된다.
또한, 실리콘 인쇄 시트(1)에 추가로 접착층과 이형 필름이 더 형성될 수 있다.
상술한 바와 같이 제조된 실리콘 인쇄 시트는 그 표면 에너지가 20 내지 50dyne/cm이고, 경도가 30 내지 60쇼어이며, 표면조도의 Rz값이 0.02 내지 0.2㎛이고, Ra값이 0.002 내지 0.02㎛이며, 광 투과율은 적어도 80%를 갖는다. 이때, 실리콘 시트의 두께 균일도의 오차값은 80㎛이하의 값을 갖는다.
상술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 인쇄 시트의 제조 방법에 의해 실리콘 인쇄 시트를 제조하는 경우, 코팅 방법을 이용하여 실리콘 인쇄 시트를 제조 함으로써, 프레스 방법에 의해 실리콘 인쇄 시트를 제조하는 경우와 비교하여 표면 균일도, 두께 균일도가 우수한 실리콘 인쇄 시트를 제조할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 명세서에서 사용된 용어 및 표현들은 서술의 목적으로 사용된 것일 뿐 어떠한 제한을 가지는 것은 아니며, 이와 같은 용어 및 표현의 사용은 도시되고 기술된 구성 요소 또는 그 일부분들의 등가물을 배제하고자 하는 것이 아니며, 청구된 발명의 범주 안에서 다양한 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 실리콘 인쇄 시트는 소정의 표면 에너지, 경도, 표면조도 등을 구비하여 오프셋 인쇄, 예를 들어 액정 표시 장치와 같은 평 판 표시 소자의 컬러 필터층을 형성하기 위한 오프셋 인쇄에 적용될 수 있어, 공정이 번거롭고 생산 비용이 높은 포토 공정을 대체할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 실리콘 인쇄 시트의 제조 방법은 프레스 방법 대신 코팅 방법으로 실리콘 인쇄 시트를 제조함으로써, 실리콘 인쇄 시트의 표면 균일도, 두께 균일도의 제어가 보다 용이하고, 이러한 고른 표면과 고른 두께를 갖는 실리콘 인쇄 시트를 이용하여 평판 표시 소자의 컬러 필터층을 오프셋 인쇄법으로 형성하는 경우 불량없이 컬러 필터층을 제조할 수 있다.
Claims (23)
- 표면 에너지가 20 내지 50dyne/cm이고, 경도가 30 내지 60쇼어이며, 표면조도의 Rz값이 0.02 내지 0.2㎛이고, Ra값이 0.002 내지 0.02㎛인 실리콘 인쇄 시트.
- 제 1 항에 있어서,상기 시트의 두께 균일도의 오차는 80㎛이하인 실리콘 인쇄 시트.
- 제 1 항에 있어서,상기 시트는 광 투과율이 적어도 80%인 실리콘 인쇄 시트.
- 제 4 항에 있어서,상기 제 1 액상제는 반응 억제제를 0.1 내지 1부피% 더 포함하는 실리콘 인쇄 시트.
- 제 5 항에 있어서,상기 반응 억제제는 디메틸말레이트인 실리콘 인쇄 시트.
- 제 4 항에 있어서,상기 제 1 액상제는 밀착 첨가제를 0.1 내지 1부피% 더 포함하는 실리콘 인쇄 시트.
- 제 7 항에 있어서,상기 밀착 첨가제는 오가노 실란계 화합물인 실리콘 인쇄 시트.
- 제 4 항에 있어서,상기 시트의 잉크 수용면에 보호 필름을 더 포함하는 실리콘 인쇄 시트.
- 제 9 항에 있어서,상기 시트의 잉크 수용면의 대향면에 접착층과 이형 필름을 더 포함하는 실리콘 인쇄 시트.
- 디메틸실록산과 디메틸비닐 블렌드 41 내지 60부피%, 하기 화학식 1의 폴리메틸비닐실록산 21 내지 50부피% 및 메틸하이드로겐실록산 5 내지 20부피%을 포함하는 제 1 액상제, 및 하기 화학식 2의 폴리비닐실록산 60 내지 99부피% 및 백금 하이드록실화 촉매 1 내지 2부피%를 포함하는 제 2 액상제를 혼합하는 단계;상기 혼합 단계에서 얻어진 실리콘 조성물을 정제하는 단계;상기 정제 단계에서 얻어진 실리콘 조성물을 탈포하는 단계; 및상기 탈포 단계에서 얻어진 실리콘 조성물을 필름 상에 코팅하여 경화하는 단계를 포함하는 실리콘 인쇄 시트의 제조 방법.화학식 1(여기서, m과 1은 각각 양의 정수이다)화학식 2(여기서, n은 양의 정수이다)
- 제 11 항에 있어서,상기 제 1 액상제는 반응 억제제를 0.1 내지 1부피% 더 포함하는 실리콘 인쇄 시트의 제조 방법.
- 제 12 항에 있어서,상기 반응 억제제는 디메틸말레이트인 실리콘 인쇄 시트의 제조 방법.
- 제 11 항에 있어서,상기 제 1 액상제는 밀착 첨가제를 0.1 내지 1부피% 더 포함하는 실리콘 인쇄 시트의 제조 방법.
- 제 14 항에 있어서,상기 밀착 첨가제는 오가노실란계 화합물인 실리콘 인쇄 시트의 제조 방법.
- 제 11 항에 있어서,상기 실리콘 조성물의 점도는 70 내지 7,000pa인 실리콘 인쇄 시트의 제조 방법.
- 제 11 항에 있어서,상기 혼합 단계는 진공 분위기 하에서 수행되는 실리콘 인쇄 시트의 제조 방법.
- 제 11 항에 있어서,상기 정제 단계는 필터를 이용하여 수행되는 실리콘 인쇄 시트의 제조 방법.
- 제 18 항에 있어서,상기 필터의 메쉬는 200 내지 400 메쉬인 실리콘 인쇄 시트의 제조 방법.
- 제 11 항에 있어서,상기 경화 단계는 다단계의 온도 변화 구간에서 수행되는 실리콘 인쇄 시트의 제조 방법.
- 제 20 항에 있어서,상기 경화 단계는 150℃에서 180℃로 온도가 점차적으로 변화하는 분위기 하에서 수행되는 실리콘 인쇄 시트의 제조 방법.
- 제 11 항에 있어서,상기 시트의 잉크 수용면에 보호 필름을 형성하는 단계를 더 포함하는 실리콘 인쇄 시트의 제조 방법.
- 제 21 항에 있어서,상기 시트의 잉크 수용면의 대향면에 접착층과 이형 필름을 형성하는 단계를 더 포함하는 실리콘 인쇄 시트의 제조 방법.
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2006
- 2006-11-09 KR KR1020060110272A patent/KR100786216B1/ko not_active IP Right Cessation
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